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化學科

行動式空汙追源裝置 以鉻酸鉀溶液吸光度測量還原性氣體濃度

本研究以光度計偵測鉻酸鉀溶液濃度,以其高氧化力特性,定量SO2與C2H2濃度。 結果證實氣體濃度與鉻酸鉀吸光度下降,有高度線性相關。SO2的最適方程式為:吸光度 = -0.2362 x (SO2體積%濃度) + 0.4472,偵測極限1.69%。C2H2的最適方程式為: 吸光度 = -0.146 x (C2H2體積%濃度) + 0.4492 ,偵測極限2.74%。並運用光度計原理,以3D列印與雷射雕刻製造機體,結合紫光雷射、風扇攪拌器、數位電錶與薄膜輸氣裝置,組裝「行動式420nm紫光雷射光度計」與氣體收集裝置,驗證鉻酸鉀溶在濃度10-4至0M之間,與光敏電阻值有高度線性相關:電阻值(kΩ) = 57044 x [K2CrO4] + 1.5309,R2為0.98。實際應用到乙炔測量,每公升乙炔使電阻值下降0.2041 kΩ,為行動式裝置,已能有效偵測氣體汙染事件,預防類似氣爆事件再發生。

以小搏大-奈米二氧化鈦用於建材改善PM2.5濃度之研究

本研究首先了解本地PM2.5主要來源,測量校園內各地空氣品質情形,發現在校門口及靠近廟宇附近PM2.5濃度較高且空氣品質不佳,結果與環保署公布的PM2.5三大成分相符,硫酸鹽占大氣細懸浮微粒質量的20%;有機碳占15%-20%;硝酸鹽占23%。根據研究發現硫酸鹽及硝酸鹽跟工廠、交通有關,有機碳則來自生質燃燒。因此本研究以奈米TiO2為主軸,首先在濾材上塗佈奈米TiO2,嘗試分解PM2.5,達到降低PM2.5濃度的效果。進一步將奈米TiO2塗佈在建材上,發現奈米TiO2確實可以達到分解PM2.5效果,達到降低PM2.5濃度的目標,並進一步建議除了在一般民眾居家及學校外牆塗佈奈米TiO2外,應回歸到PM2.5產生的源頭,在汽機車、工廠及民俗活動地點進行奈米TiO2塗佈的處理,從源頭減少PM2.5,創造健康的環境。

歡「螢」「光」臨-烯、炔化合物對螢光發光效率的影響

一般的螢光棒發光物質均以氯苯草酸酯為主要的材料。在我們在專題研究的過程中,無意中發現加入“烯、炔”不同的化合物時,發現部分化合物可以提高螢光的發光亮度,會改變螢光的發光機制,於是引起我們的好奇,便開始探討其中可能的因素。 我們探討一系列的化合物,包括烯、炔化合物。在探討炔類化合物中,參鍵鄰近的推、拉電子基對發光程度的影響:發現邊端炔有推電子基時,造成π鍵上的電子更豐富,易與催化劑(Fe3+)及與氯苯草酸酯之間呈現一種高能量狀態,而提高螢光的發光亮度。 另外亦比較烯類化合物與炔類化合物反應上的差異性。並在螢光發光過程中加入KSCN、酚,及探討Fe3+與炔類化合物混合時UV的吸收變化,進而探討Fe3+在整個實驗中影響的因素,提供了在反應機制上一個較合理的解釋。

簡便型黏貼式的染敏電池

本研究的目的是以日常生活中可取的材料如立可白、鋁箔、銅箔、白板筆、藍莓汁…等進行簡易的組裝具有可撓行的染敏電池。經研究發現,立可白可以取代二氧化鈦膠態溶液、市售的白板筆可以代替藍莓汁,以燃燒蠟燭燻上碳黑於銅片上,加以透明膠模封裝即可以簡便的方式製作出染敏電池。本研究所得之單一cell之發電效益為: 0.519V、3.720mA、1.931mW。以2x2cm大小8 cell四串聯、二並聯所組裝的自製簡易電池其最高發電功率可達14.427mW足以驅動一顆LED燈。此外,利用白板筆與立可白可以任意的創作畫出圖形於護背膠模上,且膠膜同時具有可撓性的功能,使用鋁箔與銅箔可以增加發電效益,並且具有區分正負極的方便性以利串、並聯的使用。

交個朋友吧!—交聯作用探究

經過本研究藉由自行設計測量交聯物的軟硬度、彈性和延展性,發現硼砂水的濃度會影響交聯作用的程度,交聯劑與膠水的成形時間也會受影響。也就是說硼砂水濃度低時,交聯物軟硬度偏軟、彈性差、延展性好,成形時間較長;硼砂水濃度高,交聯物軟硬度偏硬、彈性好、延展性差,成形時間較短。同時我們也發現當硼砂水濃度在0.01g/ml附近為延展性的臨界點,也就是說硼砂水濃度低於0.01g/ml時交聯物呈「假水」狀態。當硼砂水濃度為0.02g/ml附近是軟硬度、彈性和延展性的臨界點;也就是硼砂水濃度達0.02g/ml以上,交聯物的軟硬度、彈性和延展性皆不再受硼砂水濃度持續增加而有變化。

利用毛細管型可攜式液晶免疫分析法檢測水溶液中的牛抗體

本研究是利用液晶的光學紋理圖像,測量水溶液中牛抗體的存在。我們先以HSA做為實驗的基礎,來了解此液晶感測系統的特性,以及測量一些基本數據之後,再將此系統進行檢測牛抗體的研究,由於液晶容易受到周圍環境的變化而改變其排列方式,而其光學訊號也會隨之改變,若溶液中的牛抗體濃度達一定程度,即會產生特定的光學訊號,我們在本研究中使用毛細管作為觀察的基板,藉此成為便於觀察的感測系統。

安全油理-市售橄欖油與各類油品特性檢驗

油,是日常生活中不可或缺的日常用品,但在2013年8月底,有一樁假油事件激起了全體人民的奮怒與警惕;但也因為這個事件讓我們有了這樣的研究。我們所做的一連串研究就是要用最簡單的方法,以最簡易的設備找出可以一眼就識破假油的方法,而最後一個實驗--「¬綠光實驗」則幫我們解決了所有的難題。 在這個實驗中,我們發現新鮮橄欖自製的橄欖酒精蒸煮溶液,經由綠光雷射筆照射後的光束呈現紅色,與真橄欖油經綠光雷射筆照射後光束顏色相同(紅色),而添加銅葉綠素的假橄欖油經綠光雷射筆照射的光呈現綠光雷射筆光束的原色(綠色),而橄欖調和油會呈現橘黃色。所以民眾只要用綠光雷射筆照射市售橄欖油後,就能以顏色來輕易分辯橄欖油的真偽。

壺底「糊塗」~藤壺黏著劑的探討

暑假去澎湖玩的時候,意外的發現巨大的礁石上面都黏滿了一種具有堅硬遺骸的「生物」,他們到底是分泌出什麼樣的黏液才能使自己黏在那裡呢? 我透過不同水溶液與藤壺遺骸粉末的交互作用中,瞭解藤壺粉末的特性、黏滯性,藉由純化作用在顯微鏡下觀察黃色物質,也利用蛋白質測定劑測試,發現藤壺遺骸的底部秘密。 探討藤壺底部黏著的可能成分。 藉由在加水或酒精或清醋藤壺糊狀物的磚牆(木牆),進行重物敲擊實驗,結果發現清醋的牆面最堅固,其次是酒精的牆面,水的牆面最脆弱。

微型電解槽中的陰陽海

很多電解質容易電解,反應後酸鹼性常會改變,而紅鳳菜因顏色隨pH值不同有明顯顏色改變,且水溶性好,可以成為不錯的酸鹼指示劑素材。所以本研究以紅鳳菜汁當作電解質與酸鹼指示劑,並設計微型電解實驗裝置。以碳棒當電極、培養皿當電解槽,改變電解質濃度、離子價型、陽離子水合能力、陰離子性質、溫度等條件,然後用穩定的5V電源供應器接電極去電解。由於選擇的陰離子都是不易丟電子的原子團,正極半反應式完全相同,在碳棒正極都會變成酸性,馬上產生一圈明顯深紅色。如電解質導電度越大,產生電流越大,正負離子移動速度越快,碳棒邊緣的深紅色會變色越快。以測量到深紅色出現時間的倒數當反應速率,可以探討不同變因對離子遷移速率的影響。

「鏽」出色彩

在六上自然課第三單元「防鏽與防腐」的鋼棉生鏽實驗,我們發現水、鹽水、糖水、食用醋產生的鐵鏽顏色各異,為了找出影響生鏽顏色的因素,便著手進行一連串的實驗研究。結果顯示:溶液的種類、pH值、濃度以及生鏽的時間皆會影響生鏽的顏色,而且不同顏色的鐵鏽與磁鐵的吸力強度也不同。